• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.69-69
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• 2010

최근 컨테이너 선박의 초대형화로 극후물 고장력 강재인 항복응력 460MPa급 고장력강인 EH47이 개발되었다. 두께 80mm의 극후물 용접에서 용접생산성 향상을 위하여 EGW/FCAW로 양면 용접이 검토되고, 입열량은 최대 300kJ/cm의 대입열 용접이 요구된다. 이를 위해서는 강재 및 용접재료 모두 300kJ/cm 용접부 성능이 선급 규격을 만족하여야 함은 물론 마지막 조립단계에서 적용되기 때문에 용접재료의 용접작업성도 매우 크게 요구되고 있다. 먼저 대입열 용접금속에서 요구되는 저온 충격인성($vE_{-20^{\circ}C}{\geq}57J$)을 만족하기 위하여는 용접금속의 미세조직 제어가 필요하며, 특히 조대한 입계페라이트 생성을 억제하고 미세한 입내 페라이트를 균일 분포하는 것이 중요하지만, 이를 위해 용접금속의 소입성이 지나치게 높이면 경화조직인 베이나이트 분율이 증가하여 오히려 용접금속 저온 충격인성을 저하시키므로, 적절한 용접금속의 성분 제어가 중요하다. 한편 용접부는 선급에서 요구하는 최소 강도인 570MPa를 만족하기 위하여 용접금속의 소성구속 현상을 활용하여 용접부 인장강도를 확보 할 수 있음을 확인했다. 이를 위해서는 용접금속의 적정한 경화도 확보가 필요하였다. 전술한 바와 같이 대입열 용접금속 저온 충격인성 확보와 용접부 강도 측면을 고려하여 용접금속 최적의 탄소당량 범위를 제시코자 하였다. 한편 용접재료의 용접작업성은 EGW용접의 용적이행 현상은 자유비행이행으로 이루어지고 있으며 특성상 용접중 용적과 용융지 사이에 많은 순간단락 현상을 동반하고 있으며, 슬래그 유동이 불안정하면 아크 꺼짐 현상도 관찰되고 있다. 따라서, 현장용접시 원할한 용접작업성을 확보할 수 있는 평가 기준으로써 아크 전류 및 전압의 변동 정도를 설정하고, 용접재료의 용접작업성 확보 기준을 제시코자 하였다.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.15-15
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• 2009

최근 컨테이너선은 점차 대형화되고 있으며, 이에 따라 선체의 외판 상부의 철판 두께도 최대 80mm 까지 설계되고 있다. 블록 외판의 수직 맞대기 용접의 경우 고능률 용접기법인 Electro Gas Weldig(이하 EGW)이 적용되고 있으나, 극 후판의 경우, 기존의 한 개의 전극만으로는 적용 가능한 두께 범위의 한계가 있어 수직 맞대기 용접의 용접생산을 향상시키기 위해 2개의 전극을 사용하는 탄뎀 EGW 기법에 의한 시공법이 고려되었다. 탄뎀 EGW 기법의 시공법에 관한 보고서는 국내외에서 많이 발표되어져 왔다. 하지만 실선 적용에 있어 두께 80mm, 길이 2M 이상의 철판을 안정적으로 용접하기 위한 장애요소는 용접 중 적절한 슬래그의 배출 조절이다. 두개의 용접 와이어를 동시에 공급할 때 발생하는 슬래그를 균형있게 배출하지 못하는 경우 용융, 금속 상부에 적층되는 슬래그의 양이 증가하게 되고, 아크는 불안해져서 전극팁에의 슬래그 부착, 전극 팁의 발열 등에 의한 요인들이 송급을 불안하게 하여 연속 용접이 어려워진다. 본 연구에서는 탄뎀 EGW 기법을 실제로 현업에 적용하기 위해서는 안정적인 슬래그 배출에 착안하여 동당금의 형상에 따라 슬래그의 배출 성능을 확인하고 형상별 전류, 전압 파형을 측정하고, 파형 결과에 따라 아크 안정성을 평가함으로서 탄뎀 EGW 용접기법에 적정한 동당금을 설계한 결과를 소개하고자 하였다.

• Electric Engineers Magazine
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• s.347
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• pp.44-46
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• 2011

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2010.05a
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• pp.20-20
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• 2010

GTA (Gas Tungsten Arc)용접은 불활성 분위기에서 용접이 이루어지기 때문에 타 아크용접법에 비해 용접부 품질이 우수하여 고품질이 요구되는 산업분야에 널리 이용되고 있다. 하지만 스테인리스강으로 pipe를 제조하기 위해 GTA 용접을 적용할 경우, Laser 및 고주파 용접 (HFIW)에 비해 용접부 품질 및 용접속도가 낮기 때문에 pipe를 제조하는 산업에서 적용에 제한을 받고 있다. 하지만, GTA는 laser 혹은 HFIW에 비해 가격이 1/10수준으로 낮고, 용접부 gap tolerance 및 용접면 관리범위가 넓은 장점이 있기 때문에 GTA의 용접속도 및 용접품질을 향상시키기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 일반적으로 스테인리스강 GTA용접 시 용접속도를 향상시키기 위해, 모재의 성분 제어 (합금성분 최적화-Al, S, Se, O등), Flux 도포 기술 (산화물을 용접전에 도포하여 용접속도 향상) 및 혼합보호가스 적용 등이 있다. 스테인리스강 용접 시 보호가스로는 용접부 품질을 확보하기 위해 Ar을 주로 사용하고 있다. 하지만 용입 특성을 향상시키기 위해 아크의 온도를 높일 수 있는 He, 혹은 $H_2$ gas를 단독 혹은 혼합하여 사용하고 있다. 오스테나이트계 스테인리스의 경우 용입특성을 향상시키기 위해 Ar에 $H_2$를 2~10%정도 혼합하여 사용하고 있다. 페라이트계 스테인리스강은 수소에 대한 고용도가 상대적으로 작아 용접부 수소 취화를 일으킬 수 있기 때문에 적용에 제한을 받고 있어 그 대안으로 산소를 극히 소량을 혼합하여 용입성 향상에 대한 연구가 보고 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 페라이트계 스테인리스강의 용입특성을 향상시킬 목적으로 Ar에 산소를 미량 첨가 (1%미만) 하여 용접전류 및 산소 함량에 따른 용입특성의 변화에 대해 연구하였다. 또한 기계적인 물성 및 부식특성을 평가하였고, 최종적으로 실용화 가능성을 파악하기 위해 용접전극의 수명 테스트를 실시하였다. 실시한 결과, 산소가 첨가량 증가 할수록 용입특성은 상승하였으며, 기계적인 물성 또한 산소를 첨가하지 않은 경우에 비해 거의 유사한 값을 얻을 수 있었다, 하지만 산소함량이 증가 할수록 전극의 수명은 감소하여 교체주기가 증가함을 알 수 있다. 본 연구를 통해 얻어진 기술을 상용화시키기에는 극복해야할 문제가 있지만, 소재 합금성분 설계 시 용접생산성 향상위한 산소성분 범위를 제시할 수 있으리라 판단된다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.14 no.2
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• pp.535-541
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• 2013

The present study was carried out to investigate the effects of welding parameters such as current, voltage and shielding gases on the bead shape, microstructures and hardness. It was confirmed that bead height was lowered and bead depth was increased with increasing voltages while height, depth and width of beads increased with welding currents. The hardness of weld metals with Ar+10% $O_2$ and Ar+20% $CO_2$ was low due to the formation of grain boundary and polygonal ferrites while that of weld metals with Ar+2% $O_2$ was high due to the presence of acicular, bainitic and sideplate ferrites.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.6 no.6
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• pp.897-902
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• 2011

This study incorporates a welder and a generator as needed while using the generator to be used as a welder is to configure the system. As such, in order to offer an integrated system to prevent the rapid charging process to manage the power state information, system configuration is the most important. Ideally, the random controls the flow of charge is ideal for that. When charging is good as long as possible, less current. However, In this study, the most ideal fusion welder and generator as required by the generator or welder can be used as a system is proposed. Specifically, the damage can be caused by carelessness, so short-circuit protection, overload protection, reverse polarity protection, automatic charging system is all about, including the ability to adjust.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.114-114
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• 2009

최근 국내외에서 자동차 연비와 성능 향상을 위하여 고부가가치 자동변속기의 개발이 적극적으로 추진되고 있다. 특히, 유럽(ZF)과 일본(JATCO, AISIN)을 비롯한 변속기 부품의 기술선진국에서는 전자빔 용접을 적용한 고부가가치 자동변속기 제품이 개발되어 다양한 고급차 모델에 적용되고 있으며 2010년까지 8속 자동변속기를 출시할 예정으로 개발을 추진하고 있다. 이러한 자동변속기를 개발하기 위하여 부품의 성형 및 가공정밀도 관리가 중요하며, 최종 조립되는 부품의 전처리(연질화처리, 탈지, 이물질 제거등)와 용접시 용접변형을 최소화하기 위한 공정조건의 엄격한 관리가 요구되고 있다. 변속기 부품으로 사용되는 소재는 성형성 확보를 위한 연질재(SPCC)와 강도를 확보하기 위한 고강도강(SAPH400, SPFH590)으로 서로 다른 두께의 재질이 조립되어 최종단계에서 용접공정에 의해 제작되고 있다. 특히, 연질재는 복잡한 형상으로 성형한 다음, 가공을 거쳐 경화를 위한 연질화처리가 요구되기 때문에 건전한 용접을 하기 위해서는 용접면에 접한 연질화 처리부는 연질화 처리재가 잔존하지 않도록 완전한 제거할 필요가 있다. 만약 전처리 공정에서 충분한 세척과 가공품의 정도관리가 확보되지 않으면 전자빔 용접시 고온에서 이물질 증발과 잔류, 스패터 발생등에 의한 용접부 결함발생이나 용접변형으로 인하여 제품불량이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 최종 조립공정인 용접작업시 발생되는 결함을 방지하고 이 두께 및 이종소재의 전자빔 용접비드 형상(비드 폭, 용입깊이)을 최적화 함으로서 용접부 변형을 최소화하고 충분한 강도를 확보하고자 전자빔 용접전류와 속도에 따른 비드형상을 비교검토 하고자 하였다. 그리고 실차적용시 신뢰성을 확보하기 위하여 전자빔 용접한 자동차 변속기 부품의 비틀림 시험을 실시하였으며 전자빔 용접 전, 후의 변형량을 측정하여 변속기 부품으로서의 적용성을 검증하고자 하였다.

• Journal of Welding and Joining
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• v.8 no.3
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• pp.70-78
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• 1990

The harsh nature of welding environments makes welding a prime candidate for process automation. Among the variety of welding processes available, gas metal arc welding is one of the most frequently used methods, primarily because it is highly suited to a wide range of applications, and also to automation. Automatic seam tracking method is one of the most demanded techniques for automatic control of arc welding. In this study a seam tracking system has been developed by using the welding arc itself as a sensor. This paper described the principle and experimental result of the arc sensor system, as well as the development and application of the automatic CO_2$ welding for the horizontal fillet welding. A basic problem in horizontal fillet welding is the prevention of hanging bead formation such as undercut at the vertical plate and overlap at the horizontal plate. To produce the symmetric bead shape, the relationship of bead shape to welding parameters(welding velocity, weaving width, weaving speed, tip to workpiece distance) was also investigated.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.10 no.7
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• pp.1326-1331
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• 2006

Weld root gap is a important fact of a falling-off weld quality in various kind of weld defect. The welding quality can be controlled by monitoring important parameters, such as, the Arc voltage, welding current and welding speed during the welding process. Welding systems use either a vision sensor or an Arc sensor, both of which are unable to control these parameters directly. Therefore, it is difficult to obtain necessary bead geometry without automatically controlling the welding parameters through the sensors. In this paper we propose a novel approach using neural networks for detecting and monitoring of weld root gap and bead shape. Through experiments we demonstrate that the proposed system can be used for real welding processes. The results demonstrate that the system can efficiently estimate the weld bead shape and detect the welding defects.

• Proceedings of the KWS Conference
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• 2009.11a
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• pp.24-24
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• 2009

현재 조선소를 비롯하여 각종 산업 전반적으로 기존의 SCR 용접기를 대체하여 용접품질이 우수한 인버터 용접기가 널리 사용되고 있는 실정이다. 그러나 기존 인버터 용접기의 전원은 Mono 타입으로 이루어져 있어 대용량 인버터 용접기의 경우 대용량 스위칭 소자가 요구되어 제조원가가 높다. 그리고 문제 발생 시 용접기의 사용이 불가능하게 된다. 개발된 단위모듈을 병렬로 연결하여 대용량 용접기를 구성하게 되면 제조원가를 절감할 수 있으며 병렬로 연결되어 단위 모듈에 문제가 발생하여도 계속적인 사용이 가능하고, 주 회로를 작은 용량으로 분산시켜 전력을 제어하므로 높은 에너지 효율을 가지게 된다. 또한 인버터 용접기의 가장 중요한 성능인 스위칭 주파수에 있어서도 기존의 인버터 용접기는 20kHz의 스위칭 주파수를 가지지만 본 기술은 낮은 전력을 병렬로 연결하여 대용량을 동시에 제어가능 하므로 약 70kHz의 고속제어가 가능하다. 본 연구에서는 개발된 용량 170A단위모듈을 병렬로 연결하여 단위모듈 집적형 인버터 아크용접기 510A, 680A급의 부하테스트 실시 및 기본출력특성에 대하여 실험하였으며, GMAW에서 ${\Phi}1.6$ 솔리드 와이어를 이용하여 두께 20t의 후판 맞대기 용접에 적용실험을 실시하였다. 그 결과 모든 전류영역에서의 부하특성 및 출력특성이 양호하게 나타났으며, 후판 맞대기 용접에서는 SAW에 버금가는 생산성과 용접특성을 얻을 수 있었다.